11

BAB III

PERENCANAAN PONDASI

3.1 Dasar Perencanaan

Pondasi merupakan bagian paling bawah dari suatu konstruksi bangunan (Sub

Structure). Pondasi adalah bagian bangunan yang menghubungkan bangunan

dengan tanah. Fungsi pondasi adalah meneruskan beban konstruksi ke lapisan tanah

yang berada di bawah pondasi dan tidak melampaui kekuatan tanah yang

bersangkutan. Apabila kekuatan tanah dilampaui, maka penurunan yang berlebihan

atau keruntuhan dari tanah akan terjadi, kedua hal tersebut akan menyebabkan

kerusakkan konstruksi yang berada di atas pondasi.

Pada pembahasan kali ini kita membahas pondasi bored pile pada Proyek

Pembangunan Hotel Mall Apartemen Tentrem Semarang. Pondasi bored pile

adalah jenis pondasi tiang yang pemasangannya dilakukan dengan mengebor tanah

terlebih dahulu.

Terdapat 3 (tiga) metode pelaksanaan pembuatan tiang bor :

1) Metode kering

2) Metode basah

3) Metode casing

Pondasi bored pile pada Proyek Pembangunan Hotel Mall Apartemen Tentrem

Semarang menggunakan metode casing.

12

Metode casing digunakan bila lubang bored pile sangat mudah longsor,

misalnya tanah di lokasi adalah lumpur di bawah muka air tanah. Untuk menahan

agar lubang tidak longsor digunakan pipa selubung baja (casing). Pemasangan pipa

selubung ke dalam lubang bored pile dilakukan dengan cara memancang,

menggetarkan, atau menekan pipa baja sampai kedalaman yang ditentukan, dalam

proyek ini kedalaman yang ditentukan adalah 6 meter. Sebelum sampai menembus

muka ait tanah, pipa selubung dimasukkan. Tanah di dalam pipa selubung

dikeluarkan saat penggalian atau setelah pipa selubung sampai kedalaman yang

diinginkan. Setelah pipa selubung sampai pada kedalaman yang diinginkan, lubang

bored pile lalu dibersihkan dan tulangan yang telah dirangkai dimasukkan ke dalam

pipa selubung. Adukan beton (beton ready mix) dimasukkan ke dalam lubang bored

pile menggunakan pipa tremie. Pipa tremie selubung ditarik keatas dan dipotong

percoran, namun kadang-kadang pipa tremie ditinggalakan di tempat.

Gambar 3.1 Metode Casing

13

Panjang pengecoran tiang harus dilebihkan ke atas sedikit, karena bagian atas

tiang terbentuk oleh beton dengan kualitas buruk (lunak). Bagian ini nantinya beton

dipecah dan tulangannya di cor dengan pelat penutup tiang (pile cap). Kualitas dari

tiang bored pile sangat bergantung pada kualitas dari proses pelaksanaan, yaitu

tahanan gesek ultimit / Qs (Skin Friction), dan tahanan ujung ultimit/ Qb (End

Bearing Resistance) sangat bergantung pada proses pelaksanaannya. Hal yang

paling penting adalah agar selalu menjaga kebersihan dari lubang bored pile.

Pengaruh Pemasangan Tiang Bored Pile dibedakan menjadi 2 :

1. Tiang Bored Pile dalam Tanah Granuler

2. Tiang Bored Pile dalam Tanah Kohesif

Pekerjaaan Pondasi bored pile pada Proyek Pembangunan Hotel Mall

Apartemen Tentrem Semarang sebagian besar tanahnya kohesif (Tanah lumpur).

Struktur bawah (Sub Structure) direncanakan dengan menggunakan konstruksi

pondasi jenis bored pile dengan bahan beton bertulang dengan mutu beton fc’ =37

Mpa dan mutu baja fy = 400 Mpa. Perhitungan pondasi tiang bored pile didasarkan

pada perhitungan kekuatan :

a. Tahanan ujung ultimit = Qb (End Bearing Resistance)

b. Tahanan gesek ultimit = Qs (Skin Friction)

c. Kapasitas dukung ultimit = Qu (Daya dukung batas tiang)

14

3.2 Data Perencanaan

Digunakan tiang bored pile dengan bentuk bulat berdiameter 1,000 m

Panjang Tiang Bored Pile 37,500 m

Berat volume beton ɣbeton = 24 kN/m3

Beban Kerja / P (100%)

P = 440 Ton

Beban Uji / P max (200%)

P max = 880 Ton

Luas Dasar Tiang

Ab = ¼ x π x d²

= ¼ x 3,14 x (1)² Gambar 3.2 Potongan 2

= 0,785 m²

Keliling Tiang

Keliling = π x d

= 3,14 1

= 3,14 m

Berat Tiang

Wp = volume tiang x ɣbeton

= (Luas Dasar Tiang x Panjang Tiang Bored Pile) x ɣbeton

= ( 0,785 x 37,500 ) x 24

= 706,50 kN

Mutu beton fc’ = 37 Mpa

Mutu baja fy = 400 Mpa

15

3.3 Analisa Struktur

A. Daya Dukung Bored Pile

Pekerjaaan pengeboran tanah pada pemasangan tiang bored pile menyebabkan

perubahan kuat geser tanah lempung. Hal ini, karena proses pembuatan lubang

bored pile saat pengeboran melonggarkan tanah, sehingga tahanan ujung tiang

bored pile menjadi berkurang. Selain itu, karena tekanan tanah lateral menjadi

berkurang di dekat dinding lubang bored pile, pada lempung terjadi pengembangan

dan aliran air menuju ke permukaan dinding lubang bored pile. Proses pengecoran

beton ke dalam lubang bored pile, juga menyebabkan pelunakan tanah lempung,

sehingga mengurangi kuat geser lempung.

a.) Metode Skempton

Tahanan Ujung Ultimit (End Bearing Resistance)

Tahanan ujung satuan tiang bored pile (fb) menurut Skempton (1966)

dinyatakan oleh persamaan :

fb = µ x cb x Nc

Tahanan ujung ultimit :

Qb = Ab x fb

atau

Qb = Ab x µ x cb x Nc

dengan,

Qb = tahanan ujung ultimit (kN)

µ = faktor koreksi, dengan µ = 0,8 untuk d < 1m, dan µ = 0,75

untuk d ≥1m

16

Ab = Luas penampang ujung bawah tiang (m2)

cb = Kohesi tanah di bawah ujung tiang pada kondisi tak terdrainase

(undrained) (kN/m2)

Nc = Faktor kapasitas dukung (Nc = 9)

Untuk menghitung tahanan ujung, Skempton (1966) menyarankan faktor

kapasitas dukung Nc = 9. Kedalam penembusan tiang bored pile pada lapisan

pendukung disarankan paling sedikit 5 kali diameter tiang. Jika tanah termasuk

jenis tanah lempung retak-retak, maka Cb nilai minimumnya.

Tahanan Gesek Ultimit (Skin Friction)

Tahanan gesek tiang bored pile dinyatakan oleh persamaan :

Qs = As x fs

fs = cd = α x cu

dengan,

As= luas selimut tiang (m2)

fs = tahanan gesek per satuan luas (kN/m2)

cd = adhesi (kN/m2)

α = faktor adhesi

cu = kohesi tak terdrainase (undrained) (kN/m2)

Untuk menghitung tahanan gesek sisi tiang bor, Skempton (1966) menyarankan

factor adhesi α = 0,45. Dengan demikian, persamaan tahanan gesek sisi tiang bor,

menjadi:

Qs = 0,45 x cu x As

17

Faktor adhesi pada tiang bored pile yang ujung bawahnya dibesarkan dapat

diambil lebih kecil. Hal ini karena waktu pelaksanaan pekerjaannya yang lebih

lama. Umumnya, tiang bored pile harus segera di cor sesudah pengeboran. Air yang

dipakai untuk membantu proses pengeboran mengakibatkan penurunan faktor

adhesi.

Kapasitas Dukung Ultimit

Kapasitas dukung ultimit tiang bored pile dinyatakan oleh persamaan:

Qu = Qb + Qs

Dengan substitusi Qb dan Qs, akan diperoleh :

Qu = Ab x µ x cb x Nc + 0,45 x cu x As

PERHITUNGAN METODE SKEMPTON

Tahanan Ujung Ultimit (End Bearing Resistance)

Qb = Ab x µ x cb x Nc

Karena tiang bored pile d = 1,000 m , maka µ = 0,75

Nilai cb diambil dari kohesi rata-rata pada kedalaman 5d = 5 x 1 = 5m

dibawah dasar tiang, yaitu cb = 75 kPa

fb = µ x cb x Nc

= 0,75 x 75 x 9

= 506,25 kN/m2

Qb = Ab x fb

= 0,785 x 506,25

= 397,4063 kN

18

Tahanan Gesek Ultimit (Skin Friction)

Tabel 3.1 Hubungan nilai-nilai cu dengan kedalaman lubang bor

Kedalaman (m)

Kohesi tak terdrainase

(cu), kPa

0 – 6 30

6 –15 50

15 –37,50 75

Faktor aman daya dukung sebesar F = 2,5

Qs = 0,45 x cu x As

0,45 x 30 x 3,14 x 6 = 254,34 kN

0,45 x 50 x 3,14 x 9 = 635,85 kN

0,45 x 75 x 3,14 x 22,5 = 2.384,4375 kN

Qs = ∑ As x fs

= 254,34 + 635,85 + 2384,4375 = 3.274,6275 kN

Kapasitas Dukung Ultimit

Kapasitas dukung ultimit neto

Qu = Qb + Qs - Wp

= 397,4063 + 3.274,6275 – 706,50

= 2.965,5338 kN

Kapasitas dukung ijin

Qa = Qu /2,5 = 2.936,0963/2,5 = 1.186,2135 kN

19

b.) Metode α (Reese dan O’Neill)

Tahanan Ujung Ultimit (End Bearing Resistance)

Reese dan O’Neill (1989) menyarankan tahanan ujung tiang bored pile di dalam

lempung :

fb = cu x Nc’ ≤ 4000 kPa

Nc’ = 6 (1 + 0,2

𝐿

𝑑𝑏) ≤ 9

Sedangkan tahanan ujung tiang bored pile pada pasir menggunakan

fb’ = 0,60 x σr x N60 ≤ 4.500 kPa

dengan,

Nc’ = faktor kapasitas dukung

cu = kohesi tak terdrainase (undrainaed) (kPa)

L = kedalaman ujung bawah tiang bored pile (m)

du = diameter ujung bawah tiang tiang bored (m)

Kohesi tak terdrainase (cu ) diperoleh dari uji triaksial-UU. Dalam hitungan

tahanan ujung tiang bored pile, kohesi diukur dari dasar tiang bored pile sampai

kedalaman 2db di bawahnya. Tapi, pertimbagan lain juga perlu dilakukan bila

kuat geser sangat bervariasi dengan kedalaman. Jika diameter tiang bored pile

lebih besar dari 190 cm, maka nilai fb akan menghasilkan penurunan lebih besar

dari 25 mm, sehingga untuk kebanyakan bangunan, penurunan ini tidak

diperkenankan. Untuk itu, bila diameter dasar tiang bored pile lebih besar 190

cm, maka fb harus diubah menjadi (Reese dan O’Neill, 1989).

fbr = Fr x fb

20

dengan,

𝐹𝑟= 2,5

120 𝐹1(𝑑𝑏 / 𝑑𝑟) +𝐹2 ≤ 1,0

F1 = 0,0071 + 0,0021 (L/db) ≤ 0,015

F2 = 1,59 √𝐶𝑢

𝜎𝑟 dengan 0,5 ≤ F2 ≤ 1,5

dengan fbr adalah tahanan ujung satuan yang telah disesuaikan agar penurunan yang

terjadi masih dalam batas toleransi.

O’Neill dan Reese (1999) menyarankan persamaan tahanan ujung

maksimum dengan memperhatikan indeks kekakuan tanah.

fb = cu x Nc’

Nc’ =1,33(𝐼𝑛|𝐼𝑟| + 1)

dengan Ir = Indeks kekakuan tanah, dimana untuk material tak terdrainase seperti

lempung jenuh :

Ir = 𝐸𝑠

3𝑐𝑢

dengan Es = modulus elastis tanah pada kondisi pembebanan tanpa terdrainase

(undrained), yang diperoleh dari uji triaksial UU di laboratorium atau uji

pressuremeter di lapangan. Hubungan nilai-nilai cu, Ir, Nc ‘ yang disarankan oleh

O’Neill dan Reese (1999) ditunjukkan dalam Tabel 3.1

Jika L/d < 3, maka fb harus direduksi menjadi :

fb = 0,667 (1 + 0,1667 L/d ) Nc ‘cu

dengan,

L = panjang atau kedalaman tiang bored pile

d = diameter dasar tiang bored pile

21

Tabel 3.2 Hubungan nilai-nilai cu , Ir dan Nc; (Reese dan O’Neill, 1999)

Kohesi tak terdrainase

(cu), kPa

Indeks kekakuan tanah

(Ir)

Faktor kapasitas dukung

(Nc;)

24 50 6,55

48 150 8,01

96 250 8,69

192 300 8,94

Tahanan ujung ultimit :

Qb = Ab x fb

Tahanan Gesek Ultimit (Skin Friction)

Tahanan gesek dihitung dengan persamaan:

fs = α x cu

dengan,

α = faktor adhesi

cu = kohesi tak terdrainase (kN/m2)

Dari hasil uji beban pada tiang bor, Reese dan O’Neill (1999) menyarankan

α = 0,55 untuk cu / Pr < 1,50

dan

α = 0,55 – 0,1 (cu / Pr - 1,50) untuk 1,50 ≤ cu / Pr ≤ 2,5

dengan cu = kohesi tak terdrainase, dan Pr = tekanan atmosfer atau tekanan

referensi = 100 kPa.

22

Dalam menghitung fs , bagian sedalam 1,5 m dari puncak tiang bored pile dan

1d dari bagian atas pembesaran ujung tidak diperhitungkan. Bila tiang bored pile

ujungnya tidak diperbesar, maka tahanan gesek setinggi 1d dari dasar tiang tidak

diperhitungkan, Reese dan O’Neill membatasi tahanan gesek tiang per satuan luas

(fs) maksimum 260 kPa. Nilai-nilai yang disarankan tersebut hanya berlaku untuk

lempung tidak sensitive dengan nilai sensitivitas maksimum kurang dari 4.

Metode lain untuk menentukan faktor adhesi untuk tiang bored pile pada tanah

lempung diberikan oleh Kulhawy dan Jackson (1989). Faktor adhesi (α) untuk tiang

bored pile umumnya menghasilkan nilai lebih kecil dibandingkan dengan tiang

pancang akibat pengaruh pelunakan tanah di sekitar sisi tiang.

Tahanan gesek tiang dihitung dengan

fs = α x cu

dengan,

cu = kohesi tak terdrainase (kN/m2) , diperoleh dari uji triaksial-UU

α = faktor adhesi

Tahanan gesek tiang bored pile dinyatakan oleh persamaan :

Qs = As x fs

Kapasitas Dukung Ultimit

Kapasitas dukung ultimit tiang bored pile dinyatakan oleh persamaan:

Qu = Qb + Qs -Wp

23

PERHITUNGAN METODE α /REESE DAN O’NEILL

Tiang bored pile pada Proyek Pembangunan Hotel Mall Apartemen Tentrem

Semarang mempunyai kondisi lapisan tanah sebagai berikut :

Gambar 3.3 Nilai N-SPT dari hasil boring

Muka air tanah pada kedalaman 0,75 - 1,50 meter. Bila tiang bored pile

dirancang untuk mendukung beban Q = 880 kN. F = 2,5

Beban ultimit tiang bored pile minimum harus Qu = F x Q = 2,5 x 880 = 2.200 kN

Tahanan Ujung Ultimit (End Bearing Resistance)

N-SPT diambil nilai N60 dari rata-rata antara ujung bawah tiang bored pile

sampai 2db dibawahnya atau diambil dari kedalaman dasar tiang bored pile

sampai 37,50 + (2 x1) = 39,50 m. Dari Gambar 3.3 N60 = 35

24

Luas ujung bawah tiang

Ab = ¼ x π x d²

= ¼ x 3,14 x (1)²

= 0,785 m²

Tiang bored pile ujungnya pada pasir, maka dapat digunakan persamaan:

fb’ = 0,60 x σr x N60 ≤ 4.500 kPa

= 0,60 x 100 x 35

= 2100 kPa

Qb = Ab x fb’

= 0,785 x 2100

= 1.648,5 kN

Tahanan Gesek Ultimit (Skin Friction)

Keliling tiang = π x d = 3,14 1 = 3,14 m

Hitungan 𝛽 dan Qb adalah sebagai berikut :

Karena untuk kedalaman 0 – 1,5 m dan kedalaman 1,5 – 24 m, nilai N60 < 15, maka

𝛽 dihitung dengan persamaan :

𝛽 = 𝑁60

15 (1,5 − 0,245√𝑧)

Untuk kedalaman 24 – 37,50 m, karena nilai N60 > 15, maka digunakan persamaan:

𝛽 = 1,5 − 0,245√𝑧

Dengan z = kedalaman tengah-tengah lapisan tanah.

25

Tabel 3.3 Perhitungan Po’

Kedalaman

(m)

As

(m)

Tekanan overburden efektif

Po’ (kN/m2) Po’rata-rata (kN/m2)

1,5 4,71 1,5 x 17 = 25,5 1

2 (0 + 25,5) = 12,75

24 70,65 25,5 + 22,5 x 10,19 = 254,775 1

2 (25,5 + 254,775) = 140,1375

37,5 42,39 254,775 + 13,5 x 10,19 = 392,340 1

2 (254,775 + 392,34) = 323,5575

Tabel 3.4 Perhitungan Qs

Interval Kedalaman

(m)

z

(m) 𝛽

𝑄𝑠 = 𝐴𝑠 x 𝛽 x Po′𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎

(kN)

0 – 1,5 0,75 0,43 4, 71 x 0,43 x 12,75 = 25,823

1,5 - 24 12,75 0,33 70,65 x 0,33 x 140,1375 = 3267,236

24 – 37,5 30,75 0,14 42,39 x 0,14 x 323,5575 = 1933,903

JUMLAH Qs = 5.226,962 kN

26

Kapasitas Dukung Ultimit

Berat tiang bored pile

Wp = volume tiang x 𝛾beton

= (Luas Dasar Tiang x Panjang Tiang Bored Pile) x 𝛾beton

= ( 0,785 x 37,500 ) x 24

= 706,50 kN

Akibat adanya air tanah, tiang akan mengalami gaya angkat ke atas :

U = {¼ x π x d² (L – 1,5)} 𝛾w

= ¼ x 3,14 x 12 ( 37,5 -1,5) x 9,81

= 277,231kN

Wp’ = Wp – U

= 706,50 – 277,231

= 429,270 kN

Qu = Qb + Qs - Wp

= 1.648,5 + 5.226,962 – 429,270

= 6.446,192 kN

Qa = Qu / F

= 6.446,192/2,5

= 2.578,4768 kN

27

Tabel 3.5 Perbandingan Kapasitas Dukung Ultimit / Daya Dukung Batas Tiang (Qu)

Metode yang digunakan Nilai Qu (kN)

Davisson 780

Marzurkiewich 785

Chin 708

Skempton 1.186,2135

Reese dan O’Neill 2.578,4768

Tabel diatas menerangkan tentang daya dukung pondasi dengan berbagai

metode, baik metode hasil uji pada Axial Loading Test maupun metode perhitungan

dengan menggunakan rumus yang telah ditentukan.

Metode Davisson, Marzurkiewich, dan Chin merupakan metode yang

digunakan pada Axial Loading Test di lapangan, sedangkan Metode Skempton, dan

Metode Reese dan O’Neill merupakan metode perhitungan yang didapat

menggunakan rumus yang telah ditentukan.

Metode pada Axial Loading Test menunjukkan hasil lebih kecil daripada

dengan metode perhitungan yang didapat menggunakan rumus yang telah

ditentukan.